BOLETIN
d
6Id
Sociedad
Argentina
de Botánica
VOLUMEN 1 ABRIL 1946 NUM. 2
Fisiología
del
desarrollo
en
los
vegetales
por ENRIQUE M. SIVORI
En esta revisión no se pretende agotar el
tema
ni la biblio¬ grafía. Esta última es indudablemente muy incompleta lo que se debe en parte a las interrupciones que se han presentado durante .los últimos años en la recepción de revistas científicas, como así también lo poco accesible de
otra
parte de ellas. La mayoría de los trabajos fundamentales cuya publicación original no han es¬ tado a nuestro alcance, han sido reemplazados porresúmenes
y traducciones del Imperial Bureaux of Plant Genetics. Concien-tes de estas lagunas, se han expuesto solo los hechos y conceptos de mayor importancia que han guiado el establecimiento de la teoría, tratando de explicar en forma clara el estado actual del problema.La fisiología del
desarrollo
puede considerarse de reciente creación y ha surgido como consecuencia de descubrimientos rea¬ lizados con fines mediatos distintos, pero todos con un objetivo inmediato común: controlar el paso del estado vegetativo al es¬ tado reproductivo en las plantas superiores. Su interpretación difiere en algunos casos, como las concepciones de las escuelas de Lysenko y Ljubimenko, y han adquirido una gran amplitud en los últimos años, tanto en el campo puramente teórico como en las aplicaciones prácticas, lo queaumenta
el interés en conocer sus bases científicas.Si bien existen antecedentes experimentales que datan desde el siglo pasado, los que encuadran dentro de
este
capítulo, la falta de métodos y planes(19)*
con quese.
han realizado dichos traba¬ jos, y que de ellos no se extrajeron conceptos que pudierange-neralizarse, impidió un ulterior
progreso
de las investigaciones y portergó el establecimiento de lasteorías
actuales hastaestos
úl¬ timos años. El único investigador que se adelantó al juicio sobre los factores internos que controlan la floración fué Sachs, quien postulaba la existencia de una hormona inductora del estado re¬ productivo, hipótesis que no fué confirmada experimentalmente hasta los recientes trabajos de losautores
modernos.La interpretación de K.lebs, suficientemente divulgada para detenernos en ella, atribuye a la relación hidratos de carbono proteínas una influencia directa. Si bien podemos considerar de¬ mostrado que las cantidades relativas de hidratos de carbono, proteínas y sales minerales no son las causas inmediatas que ori¬ ginan un cambio en el estado de las plantas, es indudable que tampoco son ajenas a
este
fenómeno y que ejercen alguna in¬ fluencia sobre los factores reguladores que la controlan, llegan¬ do en algunos casos hasta inhibirla.Tres descubrimientos fundamentales (19), el fotoperiodismo, la vernalización'y las fitohormonas, suministraron las bases so¬
bre las que se asienta el concepto de “desarrollo” de las plantas superiores- Dos de ellos, el fotoperiodismo y la vernalización, se realizaron en forma independiente, separados por un
corto
lapsoentre
sí: en 1920 por Garner y Allard (23) y en 1928 (1) por Lysenko respectivamente. El tercer descubrimiento, que postula la existencia de factores internos de la floración (hormonas),
fué experimentalmente practicablecomo
consecuencia deestos
estu¬ dios y de los métodos empleados. Variosautores
trabajando en forma simultánea y en distintos países parecen compartir la prio¬ ridad de los postulados y comprobaciones inherentes aeste
pro¬ blema, en elañot
1936.En la actualidad puede considerarse que las tentivas efectua¬ das con objeto de aclarar el mecanismo interno que conduce la
planta hacia su madurez, la reproducción, no ha podido llegar a cumplir completamente su cometido, pero los progresos logrados han sido sustanciales y todo permite creer que su esclarecimiento no está distante. Los
tres
descubrimientos anteriormente mencio¬nados parecen demostrar que dicho proceso tienen tan íntima re¬ lación en sus consecuencias que.sería imposible tratar de explicar el fenómeno de la floración teniendo en cuenta solo uno de ellos,
VOLUMEN 1
-
ABRIL 1946. N9 2 83así el efecto de las temperaturas, luz,
etc.,
no podrían serestu¬
diados en forma aislada sino en conjunto y relacionando los re¬ sultados.
INVESTIGACIONES INICIALES
Cronológicamente la vernalización fué descubierta con poste¬ rioridad al fotoperiodismo, pero en el concepto de desarrollo se ubica entre los primeros estados por los que debe pasar una planta anual o bienal, por ésta razón la
trataremos
en primer lugar. El término vernalización, correspondiente a la palabra rusa “jarovizacija” es un derivado de vernal (del latín “vernalis”, que significa perteneciente a la primavera).
En regiones de inviernos más rigurosos que los
nuestros,
las especies de cereales se dividen en dos tipos bien definidos, que. se caracterizan principalmente por sus exigencias en lo que res¬
pecta a temperaturas, resistencia a los fríos y el período transcu¬ rrido
entre
la germinación y la floración, lo que hace necesario efectuar las siembras en dos.períodosnetamente
separadosentre
sí: en otoño y en primavera.
Los
cereales sembrados en otoño, denominados invernizos, alcanzan el estado de plántulas al co¬ mienzo de los fríos, estado en quese
mantienen generalmente cu¬ biertos por las nieves, para reiniciar el crecimiento cuando ter¬ mina el invierno. Son muy resistentes a las bajas temperaturas y necesitan pasar por un largo período vegetativoantes
dé espi¬gar,
por lotanto
sembrados en primavera.no alcanzan a florecer. Las formas primaverales, sembradas después de los deshielos, no poseen loscaracteres
fisiológicos anteriormente mencionados; no toleran las bajas temperaturas de invierno y se comportan como precoces que fructifican cuando se lossiembra
en prima¬ vera, aproximadamente en la misma época que los invernizos sembrados varios mesesantes.
En la República Argentina no
estamos
familiarizadoscon esta
separación en las épocas de siembra si bien existen variedades que responden a
estos
dos grupos. Las siembras que comienzan en el Norte y se desplazan hacia el sur se efectúan ininterrum¬ pidamente desde mayo hasta agosto.la transformación o conversión de las formas tardías en precoces, a lo cual han dedicado muchos esfuerzos- El éxito de
estos
traba¬ jos permitió extender el área de siembra a zonas de mayor lati¬ tud, con veranos cortos y templados, donde los cereales inverni¬ zos no alcanzaban a cumplir su ciclo biológico, pero su rusticidad permite el cultivo con éxito. Según variosautores
(19)estos
es¬ fuerzos seremontan
aotras
épocas. Ljubimeneo hace notar que el control de la fructificación por medio de las bajas temperatu¬ ras fué practicada en 1875 por Gracev enmaíz
y alcaucil, y Klebs sostenía,contra
la opinión de Pfeffer, la posibilidad de controlar la floración por influenciasexternas.
Para Miller (42) la verna-lización es un proceso viejo, bien conocido desde el año 1837.Un antecedente realmente importante es el trabajo de Klip-part (39) publicado en 1858. Este autor indica un método para convertir los trigos invernizos en primaverales; con
este
objeto aconseja hacer germinar ligeramente la semilla en el otoño o in¬ vierno, evitando luego su crecimiento por medio de bajastem¬
peraturas, y efectuar la siembra al comienzo de la primavera. En
esta
forma lograba obtenercosechas
de trigos invernizos sem¬ brados después del invierno.En una revisión del
tema,
McKinney (41) citauna
serie de antecedentes previos al año 1928, expresando que algunos cria¬ dores y botánicos conocíanparte
o todos los conceptos referen¬tes
a la vernalización. Entre ellos se refiere a uncongreso
inter¬nacional de meteorología del año 1893 en el que los participantes hacen resaltar las necesidades de agua, calor y luz solar reque¬ ridas para el crecimiento, las cantidades óptimas de cada uno de ellos
y
comoestos
factores “son distribuidos durante,las diversas fases de la vida de la planta”; luegoagregan
“se debe incluir cuidadosas notaciones de las sucesivas fases de la vida de la planta o, por lo menos, de las principales fases de crecimientos—
las así llamadas observaciones fenológicas”. Si bien la termino¬ logía empleada porestos autores
es similar a la usada en la ver¬ nalización, el sentido de “fases” es muy distinto a la acepción dada en la teoría actual; falta el concepto de “desarrollo” inde¬ pendiente del de crecimiento, como también el de factores “deter¬ minantes” que es distinto al de “cantidades' óptimas” de las cau¬ sas que influyen un proceso. Esta objeción se hace extensiva aVOLUMEN1
-
ABRIL 1946-
N° 2 85los trabajos de W. Detmer y Egon Ihne, citados por McKinney también como un antecedente; es indudable que el criterio de que “los tres puntos cardinales (mínimo,
óptimo
y máximo)” va¬ rían en los distintos procesos fisiológicos es muy antiguo, como lo hace resaltareste
autor, pero ello no implica el conocimiento de un determinado concepto fisiológico, como sería eneste
caso el de desarrollo fásico.No obstante
estos
trabajos previos al descubrimiento de la vernalización, las bases fundamentales con que se interpreta en la actualidad, las comenzó a elaborar y exponer Lysenko en el año 1928, induciendo de una serie de experimentos los conceptos de “fase”, desarrollo”, etc. Paraeste
autor los fenómenos de cre¬cimiento y desarrollo son dos procesos distintos, que no
están
relacionados
entre
sí. Crecimiento es elaumento
en peso y volu¬ men- Por desarrollo entiende una “serie de reajustes fisiológicos que se realizan en la planta o en los tejidos del embrión, hasta ahora poco estudiados,y
que a medida quese suceden hacen avan¬ zar la planta hacia su climax, la reproducción sexual”. La sepa¬ raciónentre
estos dos procesos, concepto previo e indispensable. para la teoría, parecetener
varios antecedentes.Las condiciones ecológicas (1) que là planta requiere para pasar a travez de
estos
estadosofases no son necesariamente idén¬ticas a aquellas requeridas por el crecimiento, lo que hace facti¬ ble la presencia de complejos externos que pueden conducir a los siguientes resultados, a) rápido crecimiento y lento desarrollo, b) rápido desarrollo y lento crecimiento y c) rápido crecimiento y rápido desarrollo.
Estas fases, caracterizadas por ciertas condiciones fisiológicas que a su vez requieren ciertas condiciones del medio para que puedan progresar,-fueron llamadas “fases biológicas” y como lo
expresa Whyte (64) es un reajuste intimo de carácter cuantita¬
tivo, aditivo e irreversible que al ser completado “traen a los te¬ jidos dentro de una nueva “calidad” (fase), la que se trasmite
a través de la división celular.
Lysenko
comenzó
sus trabajos experimentales en el año 1926(1) tratando de dilucidar .las diferencias íntimas entre las formas de invierno y de primavera, en especial la naturaleza de los tri¬
riódicas, a partir del otoño, y
encuentra
que no hay una fecha determinada luego de la cual todos los trigos de invierno se com¬ portan como tales (no espigan),
sino que diferentes variedades comienzan a comportarse en esta forma en distintas fechas, que varían con las condiciones climáticas del año.Suponiendo que la causa principal de este comportamiento radica en las bajas temperaturas, realiza varios ensayos con el
propósito de estudiar sus efectos. Cultiva
centeno
a la tempera¬ tura moderada del laboratorio (6“-
109 C.),
luego divide las plan¬ tas en grupos que va exponiendo cada 10 días a las temperatu¬ ras de la región (Ganja-Azerbaijan). Los estudios con cebada y trigo consisten en someter la semilla a 3 tratamientos: a) las mantiene sin humedad a temperaturas del laboratorio (no germi¬nan), b) las humedece hasta que los granos se hinchan, momen¬ to en que las coloca bajo nieve, c) las humedece hasta que co¬ mienzan a brotar, momento en que las coloca bajo nieve. Du¬ rante el mes de marzo (setiembre para nuestro hemisferio) efec¬ túa siembras periódicas,
tanto
en el laboratorio como a la in¬ temperie.Estudiando los resultados de
estos
trabajos concluye que el tratamiento de pre-siembra a baja temperatura, es favorable pa¬ ra la espigazón; puntualiza la importancia del Kooperatorka, un típico trigo de invierno, que al ser sometido a frío durante un tiempo no menor de 38 días, se comporta como una forma de primavera.Otras investigaciones similares confirman que cereales con hábitos de formas invernizas, pueden espigar con siembras de primavera o verano si se les
somete
al tratamiento de'frío. Los resultados se resumen del siguiente modo: *
No hay fecha de
siembra
determinadas que dividan las for¬ mas invernizas y primaverales.Uno de los factores fundamentales que inhibe la espigazón en los cereales de invierna son las altas temperaturas del período siguiente a la siembra.
Durante el período transcurrido desde la germinación hasta la espigazón, hay. dos fases biológicamente consecutivás; la
87 VOLUMEN1
-
ABRIL 1946.N? 2mera no produce cambios morfológicos y está directamente rela¬ cionada con las temperaturas; la segunda (espigazón) está in¬
versamente
relacionada coneste
factor-El retardo en emitir la espiga, asociado con las altas tempe¬ raturas siguientes a la siembra, se debe a la prolongación de la primer fase.
Si estas temperaturas alcanzan un máximo, por arriba del cual el período no puede
progresar,
la variedad se comporta como una forma de invierno.La relación
entre
la temperatura y la longitud del intervalo requerido por la primer etapa de desarrollo, puede expresarse con la siguiente fórmula:A
n
=
B
—
tn duración de la fase en días.
B temperatura máxima para el progreso de la fase.
t
temperatura promedio diario.A suma de las diferencias entre B y la temperatura media diaria durante la duración de la fase.
A y B son
constantes
para las diferentes variedades. Las for¬ mas invernizas y primaverales difieren solo con respecto,aestos
dos factores.
Para completar la primera fase, los cereales invernizos no necesitan temperaturas de O9 C., consistiendo la única condición en que no pasen el máximo B requerido para cada variedad. Mientras más se acerquen a B mayor será la duración de la fase.
Quedan- con
estos
experimentos determinada la primeraeta¬
pa, conocida originalmente como período de vernalización y luego como termojase, estableciéndose los conceptos* de desarrollo y fase, los que dan lugar a una serie de estudios que complemen-: tan y perfeccionan
estos
trabajos iniciales.Lysenko, comentando un trabajo de Lebedinceva (1), donde se estudia la influencia de la luz y temperatura sobre los cereales, llega a la conclusión que una vez completada la termo-fase, la longitud del día es el factor que gobierna el,desarrollo. “Igual que la temperatura, el factor fotoperiódieo produce un efecto do¬ ble, retarda la espigazón en siembras ordinarias pero la acelera
cuando se aplica a material que ha recibido el tratamiento de frío anterior a la siembra”. El autor
extrae
el concepto de que “el período transcurrido desde que las plantas germinan hasta que espigan, que Lysenko ha dividido en dos fases, requieren ba¬ jas y altas temperaturas” respectivamente; además el “estado más sensible aeste
último factor (alta temperatura) puede a su vez dividirse en dos etapas, la primera retardada por días largos y la segunda acelerada por ellos”- En este trabajo ya se manifiestan las dos fases, ahora bien conocidas y denominadastermo
y fo¬ tofase, pero también se insinúa un tercer período situado entreestos
dos y determinado más adelante por Eremenko. Este autor (22) en investigaciones llevadas durante los años 1935-36 y 37 lle¬ ga a la conclusión que “en el trigo existe un estado transicional, de importancia biológica”, que se ubica entre la termofase y la fotofase, en el cual las plantas no necesitan días largos y no pre¬ sentan la espiga diferenciada, que recién se manifiesta en la fase siguiente (fotofase).
McKinney y Sando (40) estudiando la in¬ fluencia de las temperaturas y luz con relación a las fases de cre¬ cimiento llegan a la conclusión que los trigos de invierno “no son típicas plantas de día largo sino que ellas pueden ser deno¬ minadas plantas de “díacorto
día largo” y “baja temperatu¬ ra -» alta temperatura”. Esta expresión indica que las tempera¬turas
y longitud del fotoperíodo debenaumentar
con el desarro¬ llo de la planta, para iniciar el estado reproductivo. Como en el caso anterior,esta
deducción indica un concepto que podríamos llamar de ontogénesis fisiológica, en el cual no se determinan lí¬ mites que la divida en fases, en el sentido de Lysenko; sin em¬ bargo aquí ya se sugieren los factores limitantes'que caracterizan ecológicamente lastres
primeras fases: baja temperatura, alta temperatura, díascortos
y días largos. •Whyte (64) discute la necesidad de
otros
factores (luz y os¬ curidad) requeridos durante el desarrollo de la primer fase. Re¬ firiéndose a los estudios de Lebedinceva, Oleinieova, Vasiljev, Cailahjan (1) y McKinney (40),
y analizando sus resultados en forma comparativa, concluye que no hay una demostración con¬ vincente sobre el rol accesorio de la oscuridad, determinada co¬ mo indispensable para la scotofase, y cree que siesta
etapa se confirma, suexistencia
aclarará la discrepancia en las opiniones89 VOLUMEN 1
-
ABRIL 1946-
N° 2sobre este punto de la teoría. En una publicación posterior (65)
este
mismo autor en colaboración con Oljovikov, dicen: “Hay am¬ plias evidencias que las plantas llamadas de día corto (en la ter-mología de Garner) podrían describirse como plantas de “día corto -» día largo” con respecto a su comportamiento fotoperió-dico; esto significa que “una fase oscura” sería seguida por “una fase luminosa”. Este concepto con respecto a las plantas de díacorto
lo hace extensivo a las plantas dedía
largo, citando la pre¬ sunción de Wanser sobre los trigos, donde requerimientos de días cortos precederían a los requirimientos de días largos.Wort (68) publica un trabajo sobre desarrollo fásico en el trigo de primavera Marquis y el de invierno Fulhio; encuentra que en la primera variedad no es necesario un período de oscu¬ ridad o días
cortos
(scotofase) a continuación de la termofase, pero sí en la segunda variedad, donde un período de obscuridad de 5 días produce un acortamiento del período vegetativo con re¬ lación a las plantas testigos, mantenidas en ciclos de 24 horasde luz. !
Queda así determinada, con excepciones, la presehcia de una segunda fase de desarrollo, denominada
scotofase
, que requiere temperaturas mayores que la etapa anterior (termofase) y días máscortos
que en la etapa siguiente (fotofase).Para Whyte, los experimentos de Meljník reportan los he¬ chos más convincentes sobre la existencia de la fotofase. Este
autor
trabajó con trigos vernalizados y no vernalizados, los que fueron criados en altas temperaturas; cada grupo a su vez se di¬ vidió en dos porciones que se sometieron a fotoperíodos de 10 horas y luz continua. Los resultados indican que solo florecieron las plantas vernalizadas (que habían completado la termofase a baja temperatura) y mantenidas a luz continua (que habían com¬ pletado la fotofase en estas condiciones). No espigaron los grupos que se sometieron a luz durante las 24 horasde.
los ciclos, pero no al tratamiento previo de frío;este
resultado se interpreta co¬ mo una insensibilidad de la planta hacia el estímulo fotoperió-dico por no haber completado las fases precedentes- Los trigos que fueron sometidos altratamiento
de bajas temperaturas pero no a los días largos, tampoco espigaron, eneste
caso por no haber completado la fase sensible a la luz ofotofase.
Kraevoi y Kiricenko (1) describen un tercer período, deno¬ minado gametofase, que se manifiesta en la gametogénesis por la ausencia o presencia de polen fértil. Estos
autores
trabajaron con trigo que habían completado la termofase, sometiéndolos atres
tratamientos distintos durante 44 días: a) a luz continua, b) fotoperíodos de 12 horas y c) fotoperíodos de 10 horas. A con¬ tinuación todas las series se pasaron a 2, 4, 6, 8, 10 y 12 horas de luz durate 34 días y se observan sus efectos sobre el tallo, espiga, anteras, formación del polen, fertilidad del polen y desarrollo de frutos. Un estudio del gametóíito los lleva a la conclusión “que la gametogénesis ha sido completa solo en la serie queestuvo
sometida a luz continua durante los 44 días correspondientes a la fotofase. Se observó la ausencia de polen fértil en los
grupos
que recibieron 2 y 4. horas de luz a continuación de los 44 días de iluminación continua. Los
autores
interpretaronesta
deficien¬ cia como que “el gametófito no ha pasado a través de los nece¬ sarios cambios cualitativos que deben preceder a la gametogéne¬ sis”. Se consideró en consecuencia que “la formación de gametas que funcionan normalmente, dependen de carribios fásicos preli¬ minares en las células del gametófito y queestos
cambios repre¬sentan
un estado desarrollo separado y a continuación de la fotofase”.Whyte (64)
,
analizandoestos
experimentos, hacenotar
que las plantas producen polen fértil y florecen al mismo tiempo, tan¬to
cuando son mantenidas en períodos de 6 horas de luz como en días largos, lo que disiente con la concepción de Lysenko. Su¬ giere que la gametofase consistiría de dos sub-fases, una de las cuales requiere oscuridad y tolera cierto período de luz y laotra
requiere luz y tolera cierto período de oscuridad. En
sostén
de ésta sugestión cita un trabajo efectuado por Larose yVander-walle. •'
;
Un fotoperíodo demasiado largo en el
.transcurso
deesta
úl¬ tima etapa también afecta el desarrollo de gametas fértiles. Este caso se ha determinado en una variedad de Chenopodium Quinoaproveniente del Ecuador, que se estudia en el Instituto Fitotéc-nico de Santa Catalina; los resultados hasta ahora obtenidos de¬
muestran
que es una forma de -fotoperíodoscortos,
que comienzaVOLUMEN 1
-
ABRIL 1946 . N<? 2 91condiciones las plantas son transferidas a luz continua, la pro¬ ducción de flores prosigue durante un tiempo indefinido pero no alcanzan a desarrollar en frutos, para lo cual es necesario so¬ meterlas
nuevamente
a ciclos con períodos de oscuridad. Los es¬ tudios se continúan para determinar con mayor precisión las ne¬ cesidades fotoperiódicas deesta
especie y relacionarlas con los estados de desarrollo, peroeste
comportamieto ya corrobora el hecho que, cumplidas las fases correspondientes a los distintos períodos de iluminación, no todas las plantas son absolutamente indiferentes a la longitud de los fotoperíodos, sino que algunas de ellas reaccionan en forma distinta a los días demasiados largos(Chenopodium) o demasiados
cortos
(trigo)-Aceptando la gametofase como un hecho probado, debemos recordar que el gametofito se considera, respecto a su ciclo bio¬ lógico, como una generación distinta e independiente del espo-rofito, si bien en las plantas superiores depende de
éste
para su nutrición trófica y posiblemente para sus necesidades regulado¬ ras (hormonas, diastasas, etc.); en consecuencia, considerar sus requerimientosecofisiológicos como la culminación de un proceso de desarrollo comenzado en la generación anterior, es un concep¬to
que podría no ajustarse a la filogénesis de la reproducción,te¬
niendo en
cuenta
que en las briófitas y pteridofitas las dos gene¬ raciones (haplo y diplofase) cumplen su ciclo funcionalmente des¬ ligadasentre
sí.
Los experimentos descriptos en las páginas precedentes, son los trabajos que dieron el impulso inicial a la teoría del desarro¬ llo. Sobre
estas
conclusiones se han acumulado y se siguen acu¬ mulando los. resultados de investigaciones realizadasen
muchos países que indudablemente conducen al esclarecimiento deesta
rama de
la
fisiología.Resumiendo,
encontramos
que hasta ahora se han determi¬ nado con mayor o menor precisión, la independencia de los dos procesos: crecimiento y desarrollo. Por crecimiento se entiende elaumento
en peso y volúmen, aunque en ciertas circunstancias pue¬ de haber crecimiento en base a la absorción de agua acompañadade una pérdida del peso en materia seca. Por desarrollo se entien¬ de una serie de etapas fisiológicas que la planta debe cumplir desde la formación de la cigota
hasta
la reproducción y cuyopro-ceso puede o no requerir las mismas condiciones ecológicas que necesita el crecimiento. El número de fases determinadas con ma¬
yor o menor seguridad son cuatro, ordenadas en la siguiente for¬ ma: termofase -» scotofase-» fotofase-> gametofase. Esta última etapa es dividida por White en dos sub-fases elevando el número total a cinco.
Estos períodos se describen como “readaptaciones fisiológicas” que se cumplen en una estricta rotación y ninguna de ellas pue¬ de ser “omitida, repetida ni invertida” en el orden de ubicación dentro del proceso. Se completan en forma independiente y la mayor o menor rapidez con que
este
proceso transcurre no tiene ninguna influencia en la rapidez o condiciones en que se cum¬ plirá la etapa ulterior.La
única condición que requiere una plan¬ta
para entrar en una fase determinada es que el estado inme¬ diato anterior haya sido completado en su totalidad.Aunque la idea de discriminar
entre
desarrollo y crecimiento no es nueva (2) solamente en el sentido encarado por Lysenko “esta discriminación se vuelve práctica y tiene éxito en aclarar muchos puntos dudosos”. En ésta forma el desarrollo no necesita ser “concurrente ni subsiguiente” al crecimiento- No obstante, esta independenciaentre
los dos procesos no está completamente dilucidada. Si bien parece probado que una planta que detiene el desarrollo puede continuar su crecimiento libremente, no se puede afirmar lo mismo con respecto al proceso opuesto, y por lo contrario, se ha encontrado que una detencióndeí
crecimiento ha inducido unaconsecuente
detención del desarrollo de acuerdo a los trabajosrealizados
por Udoljkaja y Maljugin (2) sobre la resistencia a la sequía y sus relaciones con la humedad y nutri¬ ción respectivamente.Sin necesidad de recurrir a
estas
investigaciones, la influen¬ cia del crecimiento sobre el desarrollo puede observarse en la insensibilidad de las semillas al proceso de vernalización durante el período de reposo. Desde el punto de vista de là fisiología, el período de reposo se considera como una detención del crecimien¬ to motivado por distintas causas, como la falta de humedad, sus¬ tancias nutritivas, reguladoras, o presencia de inhibidores, que a su vez serían controladas por la actividad del endosperma; du¬VOLUMEN1
-
ABRIL 1946-
N<? 2 93al germinar, se encuentra en el mismo estado fásico que se en¬ contraba al detener su crecimiento.
Kostjucenko y Zurabailo sugieron que el embrión, cuya ma¬ durez fisiológica precede a la del endosperma, detiene su creci¬ miento hasta que este último también alcanza el estado de ma¬ durez, después de lo cual está en condiciones de germinar y con¬
tinuar su desarrollo. Para
estos
autores “el período de reposo no esuna
ligazón especial en el desarrollo de las plantas, sino solotiene por objeto proteger el gérmen tierno, contra las condicio¬ nes adversas”. En algunas especies se puede prevenir el período de reposo injertando el embrión, aún no maduro, en el endosper¬ ma de una semilla madura, o bien criándolo en medios nutritivos. Esta práctica sugiere un camino de investigación que podría acla¬
rar
algunos puntos dudosos con respecto a las primeras etapas de desarrollo fásico en las plantas.El trabajo de Udoljkaja y Maljugin demostraría que el mis¬ mo fenómeno (detención del desarrollo cuando la planta no cre¬ ce) se produce en otras'fases en un estado más avanzado del cre¬ cimiento de la planta.
Si una de las condiciones para que el desarrollo se cumpla normalmente, es que los meristemas estén en actividad aunque ésta sea muy reducida y prácticamente no observable, se necesi¬
tan
en consecuencias no solo las condiciones -ecológicas indispen¬ sables para las funciones vitales de las plantas como la respira¬ ción, metabolismo, etc., sino también aquellas que directa o indi¬rectamente
impulsan el crecimiento; además, en forma paralela a estos factores deben existir las condiciones del medio determi¬ nantes del desarrollo, que caracterizan ecológicamente una fase. “Lyzenko seleccionó de estas condiciones, biológicamente indis¬ pensables, aquellasÿ determinantes del progreso de una etapa, la cual no depende de un factor simple sino de un complejo de fac¬ tores inter-relacionados”; en consecuencia la insuficiencia de uno de ellos (factor limitante) afectaría el resultado del proceso. Este concepto permite “referirnosal hábitat” de una etapa cuando nos referimos a las condiciones de cada etapa (4).TERMOFASE
Se denomina también fase de vernalización o iarovización; correspondiendo al período de la planta cuyo desarrollo está con¬ trolado por la temperatura que actúa directamente sobre los rea¬
justes fisiológicos que la constituyen.
La temperatura es un factor esencial en las manifestaciones vitales; afecta casi todas las funciones del organismo, sean estas físicas, químicas, etc-, incluyendo entre los procesos más visibles, la velocidad de crecimiento. En todos estos procesos actúa con límites máximos y mínimos, y un óptimo, de acuerdo al concepto de Blackmann. Su influencia sobre el desarrollo también presen¬ ta esta característica; los grados óptimos varían mucho entre las
distintas especies y variedades, así (4) en cereales de 0-39 C. a 8-159 C., en tomates de-8-129 C. a 22-259 C. y en mijo, soya y algo¬ dón de 20 a 359 C. Muchos experimentos han demostrado que mientras más alejadas están las temperaturas de la óptima, ma¬ yor es el tiempo que tarda en cumplirse -el desarrollo de la etapa, así en ensayos con Lupinus angustifolius (15) se han obtenido los
siguientes resultados:
temperaturas de vernalización período de vernalización (días)
Dolgusin (9) dividió los trigos de acuerdo con las tempera¬
turas
óptimas y el tiempo requerido para cumplir la termofase en 5 grupos:'
Grupo
159 109 5" 0-29 0-29 C.
15 18 22 36 50
Días Temperatura
5
-
8 10-
15 20-
25 30-
35 30-45 8-1591
3-69 2
3 2-59
1-49 4
0-3° 5
Las plantas termofilas requieren temperaturas más altas para su vernalización, aún no determinadas con exactitud.' Lysenko, Stets, Civinskii, Sprague, Martin y otros
autores
(1) (57) (36) trabajaron con mijo, árroz, maíz, algodón, etc. Los resultados ob¬ tenidos demuestran que existe una escala de las temperaturasóp-VOLUMEN1
-
ABRIL 1946-
N9 2 95timas que varían
entre
139 y 30- C. de acuerdo con las especies y variedades. Estas temperaturas pueden ubicarse a continuación de las óptimas correspondientes a los tipos de baja temperatura (trigo, centeno, etc.) sin que se vea prácticamente interrumpida la continuidad de la gradación; no obstante es muy posible que la frecuencia de formas (especies y variedades) se agrupen en dos o más sectores dentro de laescala-Cuando las experiencias sobre vernalización se extendieron a
otras
plantas, comenzaron a aparecer resultados aparentemente contradictorios, especialmente en los ensayos que se efectuaban con simiente que provenía de distintas latitudes. Estas observacio¬ nesiniciadas por Schübeler (34) fueron luego investigadas experi¬ mentalmente por Kostjucenko, Medvedev, Zarubailo y otros auto¬ res, quienes llegaron a la conclusión que las fases fisiológicas no comienzan desde la germinación de la semilla, sino desde elmo-.
mento
de la fecundación o sea desde el comienzo del desarrollode la zigota; por lo
tanto,
si las condiciones ecológicas que actúan desdeeste
instante hasta que la semilla alcanza el estado de ma¬ durez, están dentro del complejo ambiental que permite el des¬ arrollo de una fase determinada, ésta podrá cumplirse parcial o totalmente y en consecuencia los tratamientos a que sesometan
las semillas, durante o después de la germinación, producirán re¬ sultados muy variables. Este descubrimiento explica el fracaso de la vernalización de semillas que provenían de regiones donde la maduración se había cumplido en condiciones de bajas
tem¬
peraturas.
El mecanismo o forma en que actúa la temperatura aún no está aclarado y los trabajos e investigaciones sobre este aspecto no se han han efectuado con la profusión con que se realizaron las experiencias sobre fotoperiodismo. La mayor parte de ellos se refieren a la acción de las temperaturas
interfiriendo
o actuando cuando la planta es sensible a la fotoperioricidad (scoto yfoto--fase). Por similitud con el fotoperiodismo como también, por las variaciones térmicas naturales a que están sometidas las plantas, se dedujo que la alternancia diaria de
este
factor tendría alguna influencia sobre ellas; así se publicaron trabajos (54) (32) sobre el efecto deesta
alternancia, aunque no con referencia a la repro¬ ducción. Robert (54) indica, en observaciones que consideral'mi-tadas y preliminares, que la “temperatura durante el período os¬ curo del día es un factor importante que afecta la inducción foto-periódica lo mismo que otras reacciones”. Went (62) demuestra experimentalmente el efecto de las bajas y altas temperaturas al¬ ternantes sobre la floración y fructificación, para lo cual sugiere el nombre de “termoperiodicidad”. Este autor, buscando las cau¬ sas que inhibían la reproducción de plantas de
tomate
manteni¬das en
una
cámara a 26,5? C., realiza experimentos sometiéndolas a temperaturas bajas (20- C.), altas (26,5° C.) y una alternancia de estas. Al mismo tiempo combina los tratamientos con perío¬ dos de oscuridad y luz. Determina que, cuando las plantas son iluminadas durante la noche, el desarrollo de frutos es inhibido con cualquier tratamiento de temperaturas, y que los períodos de frío actuando durante el lapso de oscuridad,aumentaron
su ren¬ dimiento. Las temperaturas durante el período de iluminación también actúan sobre las plantas, perosus"efectos no son tan acen¬ tuados y varían con el estado de desarrollo.En
otras
investigacionestrata
de determinar la longitud del termo y fotoperíodo, para lo cualsomete
las plantas a tempera¬turas
nocturnas de 19- C., durante lapsos de 16, 10, 6, y 0 horas; solo las altas temperaturas (26,5° C.) no provocaron el desarrollo de los frutos, mientras que el incremento inducido por los otros tratamientos fueron aproximadamente iguales, lo que indica que no son necesarias las bajas temperaturas durante todo el período de oscuridad.El autor sugiere,que la temoperiodicidad no está restringida a la planta de tomate ya que
esta
reacción se ha manifestado en especies de Achillea, Potentilla, Pkalaenopsis, Cattleya, Cosmos y varias' especies del sur de California, de acuerdo a ensayos cu¬ yos resultados publicara más adelante.El término termoperiodicidad es usado así, con respecto a las temperaturas, en una forma similar que el término fotoperiodici-dad con respecto a la longitud del día. En consecuencia, las plan¬ tas sensibles a
este
factor ecológico deben estar sometidas a tem¬ peraturas alternantes por arriba y por abajo de una crítica, ca¬ racterística para, cada forma vegetal, siendo en los casos hasta ahora estudiados, solo las bajas temperaturas inductoras del des¬ arrollo. Se considera longitud del termoperíodo el tiempo que la97
VOLUMEN1
-
ABRIL 1946.N<? 2planta está sometida a la temperatura inductora. La amplitud en¬ tre la máxima y la mínima correspondería a la diferencia en in¬ tensidad de luz
entre
el período de oscuridad y de iluminación.FOTOFASE
La influencia de la luz sobre la inducción fotoperiódica fué descubierta por Garner y Allard en el año 1920 (23) (24). Desde este trabajo inicial, que abrió un amplio campo de investigación, se han acumulado experiencias y especulaciones en tal cantidad que es prácticamente imposible hacer una revisión de todas ellas. La relación inmediata que se manifestó
entre este
proceso y la floración, parecía indicar un rápido esclarecimiento del mecanis¬ mo íntimo que determina la,etapa reproductiva en la planta. No pasaba lo mismo con la ifluencia de las temperaturas, cuyo efecto se manifiesta luego de transcurrido un tiempo relativamente lar¬go, si lo comparamos con la influencia fotoperiódica, y al mismo tiempo de consecuencias'menos definidas, o como lo hacen
notar
Garner y Allard (24) si bien el efecto de las temperaturas ba¬
sado en observaciones generales, nos acostumbró a asociarlo con la apertura de las flores, la experimentación científica, delimitan¬ do el efecto de cada uno de los factores ecológicos, la asoció en forma más estrecha y directa con la fotoperiodieidad a que la
planta está sometida.
'
Estos autores estudiaron la reacción de una serie de especies a la longitud del día, sometiendo las plantas a ciclos con períodos de oscuridad más cortos que los períodos de iluminación; ciclos con períodos de iluminación más
cortos
que los períodos de os¬ curidad y ciclos de luz continua- La respuesta de las plantas varía con las especies determinando tres grupos que se podían diferen¬ ciar por las siguientes reacciones: 1) especies que florecen cuan¬ do son sometidas a días largos o ciclos con períodos luminosos que puedenacortarse
hasta cierto límite, por debajo del cual laplanta no florece, permaneciendo en estado vegetativo por tiem¬
po indefinido, 2) especies que florecen cuando los ciclos tienen períodos de iluminación cortos, los que pueden prolongarse hasta
cierto límite por arriba del cual las plantas no florecen, perma¬ neciendo en estado vegetativo por tiempo
indefinido,
3) especiesque son indiferentes a la relación
entre
los períodos de ilumina¬ ción y oscuridad de los ciclos, o sea que florecen en días cortos y largos. De acuerdo conestos
resultados, los autores dividen las plantas en tres grupos: plantas de día largo, plantas de díacorto
y plantas indiferentes, perteneciendo al primer grupo es¬ pecies como soya, trébol rojo, lechuga, espinaca, etc.; al segundo grupo plantas de crisantemo, maíz, Chenopodium, algunas varie¬ dades de tabaco, etc. La longitud del período de iluminación pudo ser alargada con luz eléctrica que sustituía a la luz natural, no obstante la diferencia en intensidad (la luz artificial fué de una intensidad de 3-5 bujías mientras que la luz solar llega a 5000 o más). Parasometer
las plantas a cicloscortos
en verano, usaron cámaras oscuras donde se introducían los ejemplares a horas de¬ terminadas del día. En 1923 (25) Garner y Allard publican nue¬ vos estudios sobre la reacción de las plantas a la longitud relati¬ va del día, sugiriendo para ella el nombre de “fotoperiodismo”,Investigaciones de esta índole se han extendido a gran núme¬ ro de especies pero todos los intentos de aclarar el proceso ín¬ timo de la inducción fotoperiódica no han dado resultados. Como puede observarse no hay una longitud del fotoperíodo demarcato-ria de los dos grupos, dependiendo los límites críticos, de las es¬ pecies. Así una planta de día corto puede florecer bajo un foto-período donde florece también una especie de día largo, porque los límites que inhiben la inducción fotoperiódica se sobreponen. Por ejemplo, la especie A de día corto, tolera una longitud del período de iluminación hasta de 15 horas, mientras que la es¬ pecie B, de día largo, tolera una longitud de oscuridad hasta de 15 horas; si
estas
dos especies sesometen
a fotoperíodos de 12 horas, podrán llenar sus exigencias con respecto aestos
facto¬ res en el mismo ciclo, existiendo unmargen
de 3 horas dentro del cual podrán oscilar las longitudes de los periodos de ilumi¬ nación y oscuridad, sin que inhiba la inducción fotoperiódica de ninguna de ellas.Posteriormente sé describió
otro
tipo de plantas (8) que Allard define como “intermediarias”, las que no deben confun¬ dirse con las indiferentes oneutras.
La característica deeste
gru¬ po reside en que el estímulo.requiere períodos de iluminación que no deben ser demasiados cortos ni demasiados largos, conVOLUMEN 1
-
ABRIL 1946-
N9 2 99dos límites críticos, uno máximo y el
otro
mínimo; cuando el pe¬ ríodo de iluminación está por arriba del límite máximo o por abajo del límite mínimo la floración es retardada o inhibida. Dentro de estegrupo
elautor
sitúa a Mikania scandens, Phaseo-lus polystachyus, Eupatorium torreyanum y la “caña de azúcar silvestre de Nueva Guinea 28 N. G. 292”.Gráficamente puede esquematizarse el fotoperiodismo de los distintos grupos como sigue:
PL.ANTAS ¿DE
Periodoc/eluz
Indiferentes
Intermediários
Dia. corto Dia largo
m
"¡P
24 h.(iluminacióncontinua'j
18 »
/2,
ü
WMmMm.
6 „
m
O /.(oscuridadcontinua'j
Periodo inductivo (oscuridad o /uz
J
,florece. -> Limite criticoPeriodoadverso(oscuridad ¿¡uz
J,
noFlorece.
Más adelante se determina que la fotoperiodicidad no es re¬ querida durante todo el ciclo vital de la planta sino durante un período, muy variable entre las especies, que se denominó “pe¬ ríodo inductivo”
.
(Lubimenko), cuyos efectos se manifiestan en la planta un tiempo después de haber sido tratada. La longitud'
del día es completamente inactiva una vez transcurrido dicho pe¬ ríodo, así una planta que requiere 20 días cortos, luego de haber sido sometida a
esta
condición del medio, florecerá en la mismafecha con indiferencia de la longitud de los fotoperíodos a que se la mantenga.
Si bien
estos
resultados se manifestaron en gran número de especies, parece estar, en contradicción con el comportamiento de ciertas plantas,entre
ellas algunas variedades de trigo, como se desprende de los trabajos ya citados de Kraevoi y Kidicenko, donde fotoperíodos demasiado cortos, posteriores a las fotofase, inhiben la producción de gametas fértiles, o en ChenopodiumQuinoa, que no fructifica con días demasiados largos.
Para Lysenko, el período fotoinductivo de las plantas, descu¬ bierto por Garner y Allard, representa la fotofase en el concepto
de desarrollo fásico, pero todavía quedan divididas en grupos que requieren luz continua o días largos, u oscuridad o días cortos en esta etapa sensible de luz. Esta clasificación de las plantas en días largos y
cortos
deja de ser válida para el ciclo completo y se reducea un período en la vida de la planta, pero el concepto dentro de este período queda intacto- En consecuenciaesta
sensi¬ bilidad a las radiaciones luminosas deja de ser una condición que puede influir en cualquier momento, y se ubica dentro de un concatenamiento de procesos fisiológicos, con un lugar determi¬ nado en la sucesión de fases, por cual, para que se pueda cum¬ plir deben realizarse los requisitos requeridos por las fases anteriores.White y Oljhovikov (65) eliminan
esta
distinción cualitativa entre plantas de días largo ycorto,
postulando que el orden de sucesión, de los períodos de la vida de una planta de cual¬ quier grupo puede describirse en la siguiente forma:Plantas de días largos:
-
> Termofase-
—
Plantas de días
cortos:
---
> Termofase—
lo que indica que no hay una diferencia en el número y carac¬ terísticas fundamentales de las fases de desarrollo pertenecien¬
tes
a las dos formas- de plantas, ylas
contradicciones aparentes que se manifiestan, se deben al hecho de que las especies perte¬ necientes a los dos grupos (de día largo y corto) solo han sido comparadas en diferentes etapas eco-fisiológicas,así
la “fase os¬ cura” de- una planta de díacorto
se equipara a la “fotofase” de una planta de día largo.Las diferencias básicas
entre
estos dos tipos de plantas resi¬ diría en la longitud de cada fase y el límite crítico de tolerancia al factor adverso (oscuridad en la fotofase y luz en la scotofase); porto
tanto estas
diferencias solo serían de carácter cuantitativo. Con este concepto, las plantas del Ecuador tienen una scotofase larga, con poca tolerancia a la longitud del día y una fotofase corta que tolera un amplio períododiário
de oscuridad. Por otra parte, las plantas de las zonas polares tendrían una scotofase-» Scotofase -> Fotofase
Fotofase Scotofase
VOLUMEN 1
-
ABRIL 1946_
N° 2 101corta con una amplia tolerancia al período diario de iluminación y una fotofase larga con poca tolerancia al período diario de oscu¬ ridad. Entre estos dos
extremos
se encuentra una gradaciónde
formas con respecto a las características mencionadas.
Los estudios sobre fotoperiodismo tampoco han podido ex¬ plicar hasta ahora el mecanismo interno de la inducción floral,
si bien se han conseguido adelantos en este sentido. Bajo el pun¬
to
de vista del desarrollo, estos trabajos intentan aclarar el paso por el cual una de las últimas fases (fotofase) lograda como el “preclimax” de la vida de la planta, transforma el crecimientovegetativo en crecimiento reproductivo.
El progreso de la técnica sobre el estudio del fotoperiodismo, como la localización del estímulo en ciertas partes de la planta, permitió a varios autores realizar experimentos que, si bien no prueban de una manera definitiva la existencia de una sustancia o complejo de sustancias de carácter hormonal, representan una
serie de presunciones que refuerzan
esta
creencia. Hasta estos momentos han fracasado todos los intentos para extraer estos compuestos o bien para inducir la floración en plantás que no estaban en condiciones de reproducirse, por la aplicación artifi¬ cial de productos conocidos.Las primeras investigaciones las efectuaron Cailahjan y Mos-kov en Rusia, seguidos por Kuijper y Wiersum en Holanda y Mel-chers en Alemania. Los métodos de trabajo de estos estudios se fundan en la transmisión del estímulo fotoperiódico de una plan¬ ta pie, a la que se han suministrado todos los factores requeridos para florecer, a una púa injertada sobre ella, proveniente de una planta que se ha mantenido en condiciones adversas para la in¬ ducción floral. Si la yema injertada transforma su crecimiento,
que iba a ser vegetativo en la planta original, en reproductivo
(floración), se deduce que del pié se ha desplazado hacia la púa una o un complejo de sustancias (factores internos de la flora¬
ción) sintetizada bajo la influencia de las condiciones ecológicas requeridas para ello (oscuridad en las plantas de días cortos y luz
en las plantas de díaslargos).
Indudablemente que prpvios a estos trabajos se realizaron' una serie de experiencias preparatorias,-entre ellas la localización y amplitud de la transmisión del estímulo fotoperiódico. Sobre
este aspecto Garner y Allard (25) realizaron el siguiente experi¬ mento con una especie de Cosmos de día corto. Plántulas man¬ tenidas en días largos son obligadas a ramificar, cortándoles el
tallo principal arriba del primer nudo; transcurrido un mes, una de las ramas se
somete
a días largos con luz artificial, mientras la otra se mantiene en días cortos. En todos los casos las ramas expuestas a díascortos
florecieron mientras que las sometidas a días largos permanecieron en estado vegetativo. Losautores
su¬
gieren que la influencia fotoperiódica en la parte aérea de una planta no puede transmitirse a otro miembro al cual está unida, y por extensión el estímulo puede considerarse localizado. Cailah-jan (19) llegó a la misma conclusión trabajando con plantas de díacorto
(Crysanthemum, perilla y mijo) ; sin embargo Ham¬ mer y Bonner deducen,un concepto opuesto de experimentos rea¬ lizados con Xanthium pensylvanicum. Cholodny atribuyeestos
distintos comportamientos de las especies a la “mayor o menor cantidad de sustancias que determinan la floración; a la distinta facilidad con que los tejidos permiten el desplazamiento de esas sustancias y a la presencia de compuestos antagónicos, cuya ac¬ tividad varía en diversos grados”.
Otra experiencia fundamental que permitió continuar con las investigaciones sobre las hormonas florales, fué la determinación de la parte de la planta donde reside o' se produce el estímulo
fotoperiódico, discriminando especialmente
entre
las hojas ó el ápice. Cailahjan llega a la conclusión que el estímulo se desarro¬ lla en las hojas desde donde se transmitetanto
a la yema apical como a las situadas abajo de la zona inductora. A continuación el autor demuestra que el estímulo puede pasar de una planta a una yema injertada que no pertenece al mismo individuo. Borth-wick y Parker. (11) coinciden con estos resultados en sus expe¬ riencias con soja biloxi. Determinan que el estímulo que causa la iniciación floral, se produce en las hojas y se desplaza hacia los puntos de crecimiento, aunqueestos
se hallen mantenidos en oscuridad continua o en fotoperíodos por arriba del límite crítico, siempre que las hojas reciban los ciclos requeridos. El control del estímulo es ejercido así,solo
porestos
órganos.En lo que respecta al
número
de hojas necesarios para indu¬ cir la floración, los resultados han sidomuy
variables,En.
losVOLUMEN1
-
ABRIL 1946.N° 2 103experimentos de Cailahjan, con perilla, 2 es el número mínimo; los trabajos realizados con Baeria chrysostoma (55)
indican que son necesarias 4 hojas, con independencia de su posición o edad, incluyendo entre ellas las dos hojas cotiledo-nales. En general, el número es variable y depende de la especie, aunque difícilmente pase de 4.
Por su repuesta a la longitud del día, las plantas pueden clasificarse en dos grupos: uno de ellos presenta el período foto-inductivo con límites
netos,
el cual si es completado, induce la floración en su plenitud. Elotro
grupo no presenta límites tan estrechos, sino una inducción progresiva de acuerdo con la edad de la planta y con el número y longitud de los ciclos inductivos, que se manifiesta en la rapidez y número de flores desarrolladas.Tenemos
así una respuesta cuantitativa, en grados, que varía conel número de hojas que recibieron los fotoperíodos requeridos. Borthwick y Parker (10) (9)
encuentran,
trabajando con soja biloxi, resultados que concuerdan conestos
conceptos, llegando a la conclusión que el efecto del estímulo es mayor si las plantas tratadas son de mayor tamaño y edad. Sugieren que la efectivi¬ dad está relacionada con la superficie de las hojas y que la res¬ puesta al tratamiento fotoperiódico es una expresión del estímu¬ lo al cual fueron sometidas- Otros trabajos sobre el tema se rea¬ lizaron con mijo y cebada, donde la reacción fotoperiódica dis¬ minuye con la superficie foliar.Como hemos visto,
todos
los autores concuerdan en que el estímulo fotoperiódico es dado por una o ungrupo
de sustancias que se desplazan desde el lugar de su síntesis hacia los meriste-mas, donde transforman el crecimiento vegetativo en crecimien¬to
reproductivo.Establecido
este
principio se pasó a investigar* la naturaleza deestas
sustancias. Debemos recordar que para Klebs el estado reproductivo de una planta está dado por la relación hidratos de carbono/proteínas y las experiencias anteriores no contradicen en nadaeste
concepto. No obstanteotras
investigaciones efectua¬ das por losautores
mencionados llevan a la conclusión que el estímulo es de naturaleza hormonal. Entreestos
trabajos pode¬ mos citar a los de Melchers (19) quien injertó sobre una planta bienal (Hyoscyamus niger) en el primeraño
de su ciclo, unahoja de tabaco Maryland Mammuth. La hoja indujo la floración en el pié, no obstante haber estado en contacto solo 5 días. Ham¬ mer y Bonner (31) trabajando con Xantium pensylvanicum, efectuaron injertos de aproximación
entre
plantas que habían re¬ cibido los fotoperíodos necesarios para florecer y otras en estado vegetativo, colocando entre los dos tallos una lámina de papel que solo permite el paso de sustancias dializables; las dos plan¬ tas florecieron y dieron fruto. Estas experiencias másotras
simi¬ lares, inducen a estos autores a considerar el estímulo de natura¬ leza hormonal, que se transmite principalmente por el floema y no tiene un carácter específico. En cuanto aesta
última conclu¬ sión se ha logrado transmitir el estímulo entre Helianthus anmisy H. tuberosas, Hyoscyamus niger y H. albus, Petunia y Nicotia-na. Cailahjan denomina a
estas
sustancias florigen, nombre ac¬ tualmente extendido y prácticamente aceptado.Cholodny objeta esta denominación y no cree que necesaria¬
mente debamos admitir la existencia de una sustancia especial formadora de la flor. Se ha demostrado que las auxinas produ¬ cen efectos muy distintos y completamente, desligados entre sí, en diversas partes de la planta, comportándose biológicamente como multivalentes- En consecuencia, sugiere que es muy posible que las auxinas estén relacionadas con la inducción floral; con este objeto menciona algunas coincidencias, como la disminución del contenido de auxinas en el mijo durante cierto período de la planta, lo que podría indicar que esta sustancia es usada en el proceso preparatorio del estímulo foto-inductivo.
Varios
autores
han tratado de estudiar el efecto de sustan¬ cias reguladoras habitualmente determinadas en los vegetales, sobre la producción de los órganos florales. Los trabajos efectua¬ dos con Baeria chrysostoma (55) consisten, en principio, en hacer absorver soluciones de las sustancias ensayadas, por losextremos
de las hojas, a las que se ha separado la porción final exponiendo así el mesófilo y los tejidos conductores.
Los compuestos- que se han estudiado fueron; sucrosa al 3
%
y 6 %, tiamina, piridoxina, ácido nocotínico, ácido pantoténico, ácido para-amino-benzoico y biotina en soluciones al1:
1.000.000. También se utilizaron extracciones acuosas de plantas de tomate y palma en los comienzos de la floración.VOLUMEN 1
-
ABRIL 1946_
N9 2 105Teniendo en
cuenta
que Baeria es una especie de día largo, las plantas fueron mantenidas durante el transcurso del ensayo en ciclos cortos, enesta
forma cualquier inducción que se hubie¬ ra manifestado podría atribuirse al tratamiento, lo que se confir¬ maría comparándolas con las plantas testigos. Estas investigacio¬ nes, como las de Hammer y Bonner, no han producido ningún cambio en el estado vegetativo de las plantas.Estos últimos autores, tratando desarrollar una hipótesis que explicara el mecanismo interno de
esta
inducción, postularon la existencia de una o un complejo de sustancias formadas durante los períodos de oscuridad yotras
durante los de luz; en una reac¬ ción subsiguiente, esos dos factores formarían un o un complejo de compuestos finales que inducirían la floración. Esta hipótesis,si bien es la que ha tratado más profundamente de explicar el proceso que determina un cambio en el crecimiento, no ha po¬ dido generalizarse a todas las formas de plantas con distinta reac¬ ción fotoperiódica.
Debemos
notar
que la mayor parte de los estudios sobre fotoperiodismo no consideran este comportamiento c'omo ubicado dentro de un proceso de desarrollo o por lo menos no lo tienen en cuenta, y consideran la fase foto-inductiva en forma aislada,sin relacionarla a los procesos fisiológicos que se han producido en la planta antes que esta sea sensible a la longitud del día. Así cuando se estudia la reacción fotoperiódica de un trigo de invier¬ no es absolutamente necesario considerar que
esta
reacción no se produciría sila
planta no ha cumplido con los requisitospre¬
vios de temperatura durante un tiempo determinado (termofase), por lo que es lógico deducir que se han producido ciertos cam¬ bios cualitativos, íntimamente relacionados o formando parte del complejo mecanismo interno que hará cambiar el crecimiento ve¬
getativo en reproductivo. Posiblemente
estos
cambios residen en el protoplasma, donde se acumulan y transmiten atravez
de la división celular hasta cierto límit-e que, superado, permite a los tejidos reaccionar a los fotoperíodos. Basados eneste
concepto diversos autorestrataron
deencontrar
por medio de reacciones bioquímicas, diferencias cualitativasentre
plantas yentre
distin¬ tas partes de una planta que habían- completado diversas etapas, que indiquen el estado de sus fases- Si un individuo comienza acumplir su desarrollo 20 días después de la germinación y tarda 20 días para completar la termofase y 20 días para la fotofase, manteniendo la misma velocidad de crecimiento durante toda su vida, el tallo podría dividirse en
tres
partes que se diferencianentre
sí por su composición bioquímica, en algunos casos por su morfología y también por su comportamiento fisiológico(topó-fisis). Si tomamos estas partes y a cada una la dividimos en es¬ tacas, los nuevos individuos originados de ellas reaccionaran en forma distinta a las condiciones ecológicas y unos, los provenien¬
tes
de la parte superior, florecerán con rapidez, los siguientes reaccionarán a los fotoperíodos pero nó a las temperaturas y los últimos reaccionarán primero a la tempeturas y luego a los foto-períodos, comportándose igual que las plantas provenientes de semilla.Se considera que los diferentes comportamientos se
deben
interpretar, desde el punto de vista del desarrollo, a que las dis¬ tintas partes de la planta han completado distinto número de etapas; así la porción inferior no habría completado ninguna de sus fases, la parte media solo habría completado la termofase y la superior todo el proceso del desarrollo.
Las primeras diferenciaciones bioquímicas fueron efectuadas por Bassarskaja (1) quien utilizó la precipitación del Azul de Prusia para diferenciar la termofase dé acuerdo al siguiente pro¬ ceso: inhibición de los tejidos con cloruro férrico seguido de un tratamiento con ferrocianuro de potasio; los meristemas de las semillas vernalizadas se tiñen de azul mientras que los de semi¬ llas no vernalizadas lo hacen de amarillo o verde. Las células que no pertenecen al punto de crecimiento se tiñen de azul tanto en las semillas que habían completado la termofase como en las tes¬ tigos. El comportamiento de las semillas no vernalizadas se inter¬
preta como que el cloruro férrico es reducido en los tejidos, y por lo tanto se ha producido un cambio en el potencial de oxi-reduc-ción de las células pertenecientes a las semillas que recibieron el tratamiento. Estos cambios fueron observados en trigos de in¬ vierno y primavera, mijo y un híbrido de trigo por Agropyrum. Para determinar el fotoestado se usaron varios colorantes, obte¬ niéndose buenos resultados con algunos de ellos.
107 VOLUMEN1
-
ABRIL 1946-
N° 2de las hojas de trigo, permitió delimitar las distintas fases. El reactivo utilizado fué una mezcla de azul de metileno y rojo de metilo, obteniéndose las siguientes reacciones diferenciales:
color rosa color azul
color azul púrpura (malva). Termofase no cumplida
Termofase cumplida Fotofase cumplida
Otros autores
encontraron
diferencias en los sistemas enzi-máticos (amilasas, proteasas, etc.), en el punto iso-eléctrico y en las enzimas oxidantes.Ya en el
año
1924 Garner,Bacon
y Allard(26)
hicieron no¬tar
la diferencia en la concentración de hidrogeniones del jugo celularentre
plantas sometidas a diferentes fotoperíodos, pero sin estudiar la estabilidad deestos
cambios después de lapso in¬ ductivo, lo que no permite deducir siestos
cambios
son debidosá un efecto inmediato y pasajero de la luz o son
permanentes
co¬ mo consecuencia del desarrollo de la planta. No obstante, a laluz de los nuevos conceptos, algunos resultados adquieren ma¬ yor valor que en aquel
entonces.
En general, losautores
encuen¬ tran que con el aumento de la longitud natural de los días se produce un descenso en el pH del jugo celular del ápice de la planta (Cosmos), que varía desde un valor superior a 6 hasta 5,2; la parte inferior del tallo que al comienzo mostraba una aci¬ dez mayor que elextremo,
noaumenta
en la misma proporción, siendo sobrepasada durante el crecimiento. Si bien la longitud del día en algunas de las especies ensayadas, no ha permitido el desarrollo de las fases sensibles a la luz, es probable que el ápice, luego de cierto tiempo, halla completado las primeras etapas (termofase) y que el descenso del pH con respecto a la base del tallo esté relacionado coneste
proceso. *Debe comprenderse que
estas
diferencias químicas, fácil¬mente
determinables, no representan en sí las diferencias fun¬ damentalesentre
los diversos estados sino solo simple manifes¬ taciones de los distintos y complejos procesos bioquímicos, que se producirían en el protoplasma yserían
la verdadera natura¬ leza del desarrollo. El esclarecimiento deeste
proceso aún no se ha realizado, si bien existe una gran cantidad de estudios queencaran
el problema desde dospuntos
de vista principales:des-de el metabolismo nutritivo, sea plástico o energético y desde
el meabolismo referente a sustancias reguladoras (hormonas, enzinas, catalizadores, etc.).
FOTOPERIODISMO Y TEMPERATURA
No obstante ser la luz y la obscuridad los factores determi¬ nantes dela inducción floral durante la
scoto
y fotofase respectiva¬ mente, y poderactuar
a su vez como inhibidores (luz en la sco-tofase y obscuridad en la fotofase), existen otras condiciones del medio que si bien no actúan como inductoras tienen la facultad de hacer cambiar la respuesta de la planta enesta
etapa sensible a la luz o llegan también a inhibir dicha inducción-Entre
estos factores podemos citar en primer lugar la temperatura y la nu¬ trición, con especial referencia al metabolismo trófico.Garner y Allard (27)
encuentran
que diversas variedades de soja, sembradas durante varios años en la. misma fecha, adelan¬tan
o retrasan la floración; atribuyen este comportamiento a las distintas temperaturas registradas.en las años correspondientes, mientras que la longitud del día sería responsable de que las va¬ riedades se comporten como precoces o tardías al compararlasentre
sí. Losautores
no separan los efectos sobre las distintas etapas y se sobreentiende que atribuyen este comportamiento a los dos factores (longitud del día y temperatura) ejerciendo su acción al mismo tiempo. Si bien este trabajo aporta datos im¬ portantes, ya que desde un punto de vista general esta acción es exacta, hubiera sido de interés descriminar si el efecto de la temperatura actúaantes
o durante las fases sensibles a la luz.No obstante,
este
experimento abreuna
línea de investigación sobrela
que luego trabajan diversosautores.
Robert y Struckmeyer (50) (51) (52) encuentran que la re¬ acción fotoperiódica de Euphorbia pulchermna (Poihsettia)
,
Cosmos, Rudbekia laciniata, soja y tabaco Maryland
Mammouth
es alterado por las temperaturas, aunque atribuye la floración más bien al resultado de.las condiciones internas de las plantas que de cualquier tratamiento específicoexterno.
Knott (33) su¬giere que la fotoperiodicidad puede sér menos importante que la temperatura, en la inducción del estado reproductivo en
le-VOLUMEN 1
-
ABRIL 1946.N° 2 109chuga, especialmente durante los primeros y últimos estados de
crecimientos.
Uno de los trabajos que demuestra más claramente el efecto de las temperaturas sobre la inducción fotoperiódica es el de Parker y Borthwick (45) realizado con soja biloxi. Estos auto¬ res someten las plantas durante cinco fotoperíodos inductivos de ocho horas de iluminación y 16 de obscuridad, y determinan que una temperatura de 139 C. mantenida durante las 24 horas, inhibe el desarrollo floral, siendo la influencia mayor ejercida
durante las horas de obscuridad. El número máximo de botones florales los obtiene con 24° C. En una observación posterior es¬ tudian el efecto de las temperaturas localizándolas en los luga¬ res de síntesis, transporte y acción (hojas, peciolos y meristamas respectivamente); encuentran que el efecto inhibítriz se ejerce-sobre los meristemas, peciolos y (46) hojas. En los dos prime¬ ros casos, para inhibir la inducción fotoperiódica se necesitan
temperaturas inferiores -(2
-
T C.) a las requeridas para inhibir el estímulo de las hojas- Por esta causa los autoresdeducen
que el efecto de las bajas temperaturas, al detener el desarrollo flo¬ ral, se produce más bien en las hojas durante las horas de obs¬ curidad, que en las otras partes de la planta. La interferencia deeste factor durante la scoto o fotofase se ha encontrado en gran número de especies pero la naturaleza de su acción no se ha
aclarado; lo más probable es que inhiba, dentro de ciertos lími¬ tes, la síntesis de los factores de floración y, con temperaturas más extremas, no solo surta
este
efecto sino que también llegue a destruir o detener el transporte de- las sustancias reguladoras ya formadas.La acción de la baja temperatura sobre el movimiento de las auxinas ha sido demostrado con anterioridad por Cooper
(18) quien sugiere que las células vivas toman parte activa en
el desplazamiento de este tipo de hormonas; con’los factores de floración podría ocurrir un fenómeno similar.
FOTOPERIODISMO Y METABOLISMO TROFICO
La influencia del metabolismo trófico sobre el desarrollo floral es tan importante que inicialmente condujo a la creencia que el estado reproductivo dependía
enteramente
de él;este
concepto fué desarrollado principalmente por Klebs, cuyas in¬ vestigaciones ya hemos citado, quien atribuía a la relación hi¬ dratos de carbono proteínas, la facultad de cambiar el creci¬
miento vegetativo en crecimiento reproductivo. Si bien trabajos posteriores demostraron que este cambio es debido a uno o un grupo de sustancias de carácter hormonal, es indudable que la síntesis de compuestos, sean
estos
plásticos o energéticos, ejer¬ cen una influencia que puede llegar a ser decisiva sobre la ela¬ boración o actividad de estas sustancias reguladoras. En conse¬ cuencia, cualquier proceso que afecte o controle el metabolismo, como la nutrición mineral, intensidad de luz, temperatura, etc. puede incidir indirectamente sobre la reproducción de las plantas.Son
numerosos
los trabajos que tratan,tanto
desde un pun¬ to de vista práctico como teórico, sobre la acción que determina¬dos procedimientos de poda, acodo,
etc.
y abonos, ejercen sobre el desarrollo de flores y frutos; alguno de ellos se practican en forma empírica desde hace mucho tiempo en arboricultura y horticultura. Sus efectos se atribuyen a la influencia que ejer¬ cen sobre la distribución y síntesis de compuestos orgánicos, los que a su vez actuarían sobre los factores que regulan la repro¬ ducción.Para Granger (29) el efecto de los hidratos de carbono so¬ bre el desarrollo reproductivo actúa en
los
meristemas apicales, .donde afluye durante la noche. En algunas especies